Hệ thống phanh khí trên ô tô

KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN
Sơ đồ hệ thống phanh khí nén
1. NHỮNG CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG PHANH CƠ BẢN
Một hệ thống phanh khí nén cơ bản sử dụng trên xe cần có 5 phần:
1. Một máy nén để bơm khí và bộ điều áp để điều chỉnh áp suất máy nén.
2. Một bình chứa hay thùng chứa để dự trữ khí nén.
3. Một phanh chân để điều khiển dòng không khí nén từ bình chứa khi cần
phanh.
4. Bầu phanh và đòn quay để truyền lực được sinh ra từ khí nén đến hệ thống
cơ khí.
5. Má phanh và bố phanh hoặc đĩa để tạo ma sát nhằm dừng bánh xe.
Trước khi tim hiểu nguyên tắc hoạt động của hê thống phanh, chúng ta cần
hiểu những chi tiết riêng biệt hoạt động như thế nào.
1.1. Máy nén và bộ điều áp
1.1.1. Máy nén
A – Công dụng và cấu tạo

Hình 2.1
Khí nén được dùng để truyền lực trong hệ thống phanh khí nén, nơi tạo ra khí
nén là máy nén. Máy nén được thiết kế để nén không khí vào bình chứa, ở đó không
khí được giữ ở trạng thái có áp suất cao.
B – Nguyên tắc hoạt động
Máy nén được dẫn động bằng động cơ, có thể bằng bu-ly và đai hoặc trục và
bánh răng. Với loại dẫn động bằng đai, nên kiểm tra đai thường xuyên để phát hiện
những vết nứt và độ dãn. Tương tự, nên kiểm tra máy nén, giá đỡ khung có bị gãy
hay bu-lông có bị lỏng.
1


Thông thường máy nén được dẫn động bằng động cơ nên khi động cơ hoạt
động thì máy nén cũng hoạt động. Khi áp suất trong bình chứa nằm trong khoảng 80135 PSI thì áp suất hệ thống đã cân bằng, lúc đó máy nén không cần thiết phải hoạt

động. Một bộ điều khiển được dùng để điều chỉnh áp suất nhỏ nhất và lớn nhất bằng
cách điều chỉnh thời điểm máy nén hoạt động. Điều này được hiểu như là chế độ
“không tải” và “có tải”. Hầu hết máy nén đều có 2 xy-lanh, mỗi xy-lanh tương tự như
xy-lanh động cơ. Khi áp suất bình chứa đạt được tối đa (nằm trong khoảng từ 115135 PSI), bộ điều khiển sẽ chuyển máy nén sang chế độ “không tải”.
Máy nén phải có khả năng nâng áp suất trong bình chứa từ 50 lên 90 PSI trong
vòng 3 phút. Nếu không thể làm được điều đó, máy nén cần được sửa chữa. Nguyên
nhân có thể do bầu lọc bị nghẹt hoặc đai bị trượt. Nếu không phải do hai nguyên nhân
trên, chúng ta cần kiểm tra máy nén.
Để máy nén hoạt động ở chế độ “không tải”, khí nén được đưa tới van nạp của
máy nén, giữ cho van nạp mở. Do đó không khí được bơm tới bơm lui giữa hai xylanh thay vì được nén. Khi áp suất trong hệ thống giảm xuống (thấp hơn 80 PSI), van
nạp đóng lại, đưa máy nén về chế độ hoạt động “có tải”. Trong suốt quá trình làm
việc ở chế độ “không tải”, máy nén đã tự giải nhiệt.
Máy nén được bôi trơn nhờ hệ thống bội trơn động cơ, tuy nhiên cũng có một
vài máy nén tự bôi trơn và đòi hỏi phải được thường xuyên kiểm tra khả năng bôi
trơn.
Một điều quan trọng cần lưu ý là, không khí đưa vào được giữ càng sạch càng
tốt. Trước tiên, không khí đi qua bầu lọc để giữ lại bụi bẩn. Bầu lọc phải được làm
sạch thường xuyên. Tuy nhiên, bầu lọc sẽ hạn chế dòng khí đi vào máy nén, giảm
hiệu quả của máy nén. Do đo, một vài loại xe có lỗ nạp của máy nén được gắn vào cổ
góp đường ống nạp và lấy không khí đã được lọc từ bộ lọc của động cơ.
Máy nén loại pit-tong hoạt động cùng nguyên tắc với kỳ nạp và kỳ nén của
động cơ:
Kỳ nạp: Piston đi xuống tạo ra chân không trong xylanh làm cho van nạp mở. Van nạp mở sẽ làm cho
không khí chạy qua van nạp vào xy-lanh.

Hình 2.2

Kỳ nén: Piston đi lên nén không khí trong xilanh. Áp suất không khí tăng lên sẽ không thể
thoát ngược trở lại van nạp (do khí nén đã đóng
2

van nạp). Khi pit-tong gần đi hết hành trình, không khí ở trạng thái có áp sẽ nâng van
thoát và đi vào đường thoát hướng đến bình chứa.
1.1.2. Bộ điều áp
A – Công dụng và cấu tạo

Hình 2.4
B – Nguyên tắc hoạt động
Hoạt động cùng với cơ cấu không tải, tự động điều chỉnh áp suất trong hệ
thống cung cấp khí nằm trong giới hạn áp suất lớn nhất và nhỏ nhất. Máy nén quay
liên tục khi động cơ quay nhưng máy nén còn được điều khiển bởi bộ điều áp bằng
việc kích hoạt hệ thống không tải của máy nén để dừng hoặc bắt đầu nén khí khi áp
suất bình chứa đạt giá trị lớn nhất hoặc nhỏ nhất.
Áp suất bình chứa đi vào bộ điều áp qua lỗ bình chứa, tác động lên piston và
van nạp/xả. Khi áp suất khí tăng lên, piston và van di chuyển đi lên nén lò xo giới hạn
áp suất. Khi áp suất bình chứa đạt giới hạn lớn nhất của máy nén thì bộ điều áp bắt
đầu chế độ ngắt. Chốt xả đè lên van xả/nạp, đóng đường xả và mở đường nạp. Sau đó
khí bình chứa chạy xung quanh van nạp thông qua đường ống trong piston ra ngoài lỗ
không tải đi tới cơ cấu không tải của máy nén. Khí cũng chạy xung quanh piston,
piston có đường kính lớn hơn ở phần đầu, kết quả là lực thêm vào từ đường kính trên
sẽ làm cho van nạp mở lớn nhất.
Khi áp suất bình chứa rơi xuống giá trị nhỏ nhất và bộ điều áp bắt đầu chế độ
kích hoạt. Lực tác dụng bởi áp suất khí trên piston sẽ giảm xuống để lò xo giới hạn áp
suất đi xuống. Van nạp sẽ đóng lại và van xả mở ra. Khí từ đường không tải sẽ thoát
ngược trở lại piston thống qua chốt xả và đi ra ngoài lỗ xả.
1.2. Bình chứa và van xả
1.2.1. Bình chứa
Bình chứa (hoặc thùng chứa) là
nơi dự trữ khí đã được nén. Số lượng và

kích thước của bình chứa phụ thuộc vào
3
Hình 2.5


số lượng và kích thước của bầu phanh, cùng với kết cấu của phanh tay. Hầu hết các
loại xe đều trang bị từ 2 bình chứa trở lên. Do đó thể tích không khí dự trữ sẽ lớn
hơn. Bình chứa đầu tiên sau máy nén đóng vai trò như là bình cung cấp hay bình ướt.
Những bình chứa khác được hiểu như là bình sơ cấp, thứ cấp hay bình khô.
Khi khí đã bị nén, nó bắt đầu nóng lên. Khí nóng này được làm mát ở trong
bình chứa, do đó sẽ gây ra hiện tượng ngưng tụ. Sự ngưng tụ xảy ra trong bình chứa
chính là hơi nước ngưng tụ khi đi vào cùng với không khí sau khi bị nén. Nếu dầu bị
rò rỉ qua xec-mang của máy nén và hòa trộn với hơi ẩm này thì sẽ tạo ra cặn dầu và
được tích lũy ở dưới đáy bình chứa. Nếu cứ để tiếp tục tích lũy, cặn dầu (gồm nước
và dầu) sẽ đi vào hệ thống phanh và gây ra những tác hại với van và những bộ phận
khác.
1.2.2. Van xả
Bình chứa được trang bị van xả để xả hơi
ẩm và cặn dầu tích lũy trong hệ thống. Để hạn
chế lượng nước tích trữ trong bình chứa, phải
xả tất cả các bình chứa hàng ngày.
Ở những tình trạng làm việc khắc nghiệt,
những bình chứa phải được xả hai hay nhiều
lần mỗi ngày. Để xả bình chứa trên xe kéo, luôn
bắt đầu với bình ướt. Ngoài ra, để thải sạch toàn
bộ hơi ẩm ra ngoài chúng ta cần phải để toàn bộ
khí mang áp suất thoát ra ngoài.

Hình 2.6

1.2.3. Yêu cầu
Một vài bình chứa có 2 hay nhiều vách ngăn, mỗi vách ngăn có một van xả
riêng, do đó mỗi ngăn phải được xả riêng biệt.
Một số bình chứa được trang bị van xả tự động. Van này sẽ tự động xả hơi ẩm
khỏi bình chứa khi cần. Mặc dù vậy cũng nên kiểm tra hàng chúng ngày và xả định
kỳ để đảm bảo rằng kết cấu cơ khí hoạt động đúng chức năng. Những đường ống gắn
với bộ làm nóng van bị đứt hay bị lỏng cần được sửa ngay.
1.3. Bầu lọc, van an toàn, tổng phanh
1.3.1. Bầu lọc

4


Hình 2.7a
Bầu lọc được lắp giữa máy nén và bình
ướt để loại bỏ hơi ẩm khỏi khí nén. Máy nén
cũng có thể được lắp riêng biệt với bộ sấy hút
ẩm và lọc dầu hoặc có thể làm rỗng với vách
ngăn được thiết kế nhằm tách hơi ẩm khỏi
không khí. Cả hai bầu lọc đều sử dụng khí nén
để lọc hoặc đẩy chất bẩn được tích tụ ở lõi bộ
sấy. Van lọc có dây nhiệt dùng để ngăn chặn hơi
m bị đóng băng ở những vùng có khí hậu lạnh.
Nên kiểm tra đường dây gắn với bộ làm nóng
để chắc rằng dây không bị lỏng.
1.3.2. Van an toàn

Hình 2.7b

Một van an toàn bảo vệ

bình chứa khỏi vượt áp và nổ
nếu bộ điều áp hư và không
đưa máy nén về chế độ
“không tải”. Van này gồm 1
viên bi có gắn lò xo lực, van
cho phép không khí thoát ra
khỏi bình chứa vào trong
Hình 2.8
không khí khi áp suất bình
quá lớn. Việc quyết định mở
van phụ thuộc vào lực lò xo. Van an toàn thông thường mở ở 150 PSI. Nếu áp suất
trong hệ thống tăng lên sấp xỉ 150 PSI, áp suất sẽ nén lò xo đẩy viên bi rời khỏi bệ
đỡ, đưa không khí có áp suất cao thoát ra ngoài qua lỗ thoát. Khi áp suất trong bình
5


chứa giảm xuống sấp xỉ 135 PSI, lò xo sẽ đưa viên bi tác dụng lên bệ đỡ ngăn lối ra
của không khí. Không phải tất cả các van an toàn đều có khả năng giảm áp bằng tay.
Nếu van an toàn phải giảm áp, máy nén và bộ điều khiển cần được điều chỉnh,
kiểm tra và sửa chữa
1.3.3. Tổng phanh
A – Cấu tạo và công dụng
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

9.
10.
11.
12.
13.

chốt tựa
chốt xoay
bàn đạp
ốc
chốt giữ
cơ cấu piston
lo xo hồi piston
bệ nạp
van nạp/xả
lò xo
bạc chữ O
bạc chữ O thân van nạp
màng van kiểm tra

Tổng phanh là dụng cụ để cung cấp khí nhằm điều khiển hệ thống phanh. Hành
trình bàn đạp phanh sẽ quyết định áp suất khí cung cấp trong các đường ống nhưng
áp suất tối đa không vượt qua áp suất bình chứa. Khi nhả bàn đạp phanh, hoạt động
phanh bị ngắt.
Khi người lái chỉ đạp nửa hành trình bàn đạp, tổng phanh sẽ tự động duy trì áp
suất khí mà không cần người lái phải điều chỉnh áp lực bàn chân lên bàn đạp.
Khi nhả bàn đạp, khí cung cấp cho hệ thống sẽ thoát ra ngoài vào không khí
qua lỗ thải. Bàn đạp phanh khí nén có dạng một lò xo lực, do đó nó tạo ra những cảm
giác khác với cảm giác do bàn đạp phanh dầu mang lại.
B – Nguyên tắc hoạt động

Đạp phanh: Khi đạp bàn đạp phanh, lực từ bàn đạp sẽ truyền xuống con đội,
qua lò xo chia lực bằng cao su và tới piston. Piston di chuyển và thân của piston mà
cũng là bệ xả sẽ đóng lại. Khi bệ xả đóng, van nạp di chuyển khỏi bệ. Áp suất từ bình
chứa sau đó đi vào van nạp và ra lỗ phân phối đi đến các bầu phanh nhằm cung cấp
lực phanh đến các bánh xe.
Cân bằng: Khi áp suất trong lỗ trống bên dưới piston và áp suất phân phối
đến cơ cấu phanh cân bằng với lực lò xo trên đỉnh piston, piston dich chuyển và van
nạp đóng lại. Ngăn dòng khí từ đường cung cấp đến van. Lỗ xả vẫn đóng, ngăn việc
thoát khí khỏi lỗ xả. Khi giữ chân phanh, van sẽ đạt vị trí cân bằng. Khi áp suất khí
6


bên dưới piston cân bằng với lực được truyền bởi bàn đạp. Khi piston được ấn tối đa,
van nạp vẫn mở và áp suất bình chứa được đưa đến bầu phanh.
Nhả phanh: Khi nhả bàn đạp phanh, lúc này lực cơ cấu rời khỏi đỉnh piston.
Lực sinh ra nhờ áp suất ở dưới piston bắt đầu lớn lên, nâng piston và mở van xả. Khí
nén ở dưới piston và trong đường phân phối được xả thông qua lỗ xả.
1.4. Bầu phanh và đòn xoay
1.4.1.Bầu phanh
Khi nhả phanh

Khi đạp phanh

Hình 2.10

Bầu phanh là một khoang chứa được ngăn ra nhờ màng cao su. Khí nén đẩy
tấm màng làm cho nó căng ra, tấm màng tác dụng lên cần đẩy làm quay đòn quay.
Lực được sinh ra nhờ chuyển động của cơ cấu trên sẽ phụ thuộc vào áp suất khí nén
và kích cỡ của tấm màng. Nếu xuất hiện một lỗ thủng trên tấm màng, khí bị thoát ra
ngoài, giảm hiệu quả của bầu phanh. Nếu màng bị bể hoàn toàn, phanh sẽ không còn

tác dụng.
Đối với xe tải, bầu phanh trước nhỏ hơn bầu sau vì trục trước chịu tải ít hơn.
1.4.2. Đòn xoay
1.4.2.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu
Đòn quay điều chỉnh độ hở hoặc hành trình tự do khi nối thanh đẩy và trực cam
S. Độ hở này xuất hiện khi má phanh bị mòn. Nếu đòn quay không được điều chỉnh
nằm trong giới hạn cho phép, hiệu quả của phanh giảm xuống và thời gian trễ tăng
lên. Độ hở sẽ ngày càng lớn hơn cho đến khi màng nằm sát vào thành bên. Lúc này,
phanh sẽ không còn hiệu quả.
A – Đòn xoay thường (đòn xoay điều chỉnh bằng tay).

7


Hình 2.11
Hình trên là loại đòn xoay bằng tay thông dụng, dùng cơ cấu điều chỉnh trục vít
bánh vít. Khi phanh, góc giữa thanh đẩy và đòn xoay không nên lớn hơn 90 o. Ở đòn
xoay điều chỉnh bằng tay, đai ốc vít được vặn cho đến khi má phanh chạm vào trống
và nhả lại, thường là một vòng. Một thiết bị khác, mà có thể là vòng đệm lò xo được
gắn ở đầu đai ốc vít, sẽ được xiết vào cho đến khi chìa khóa bắt đầu bị trượt ở trên
đầu đai ốc. Loại đòn xoay này được biết là đòn xoay khóa.
Ngoài ra, loại đòn xoay còn lại là loại đòn xoay sử dụng bi một chiều bên trong
lò xo lực để khóa góc điều chỉnh, và sẽ phải lấy ra để điều chỉnh khe hở. Loại này
được còn gọi là đòn xoay rãnh bi. Nếu kiểm tra khe hở thường xuyên thì những vấn
đề hoạt động không tốt của phanh sẽ giảm. Xe ít khi mất phanh vì mất khí mà thường
là do khe hở quá lớn.
B – Đòn xoay điều chỉnh tự động

8

Hình 2.12
Một vài hệ thống phanh có đòn xoay điều chỉnh tự động, đòn xoay này sẽ tự
động điều chỉnh khe hở để bù vào do độ mòn của phanh gây ra. Công việc này sẽ duy
trì thường xuyên để đảm bảo khe hở chính xác giữa má phanh và trống phanh. Có
nhiều loại và đời đòn xoay điều chỉnh tự động khác nhau đã được sử dụng. Ban đầu,
chúng thường là đòn xoay thay đổi góc xoay hoặc đòn xoay thay đổi khe hở.
Đòn xoay thay đổi hành trình sẽ điều chỉnh khe hở khi nó nhận ra góc xoay
đúng bị thay đổi. Nó điểu chỉnh chính xác hành trình giữa trống phanh và guốc phanh
nếu có thay đổi. Một vài đòn xoay điều chỉnh tự động có khả năng giảm khe hở khi
nó điều chỉnh khe hở quá lớn. Nếu xe được trang bị đòn xoay điều chỉnh tự động,
không nên chủ quan rằng phanh luôn được điều chỉnh. Có nhiều nguyên nhân để đòn
xoay không thể duy trì được khe hở đúng. Có thể do lắp đặt không chính xác, áp lực
duy trì không đủ, biến dạng giá đỡ, bạc lót trục cam bị mòn, thanh đẩy bị cong. Thậm
chí việc kiểm tra bằng mắt có thể gây ra những vấn đề liên quan đến chức năng điều
chỉnh.
1.4.3. Nguyên tắc làm việc của đòn quay và bầu phanh

Hình 2.13
Bầu phanh thường nằm trên trục gần bánh xe. Áp suất được đưa vào thông qua
lỗ nạp. Khí nén tác dụng lên màng và truyền qua thanh đẩy. Thanh đẩy nối với đòn
xoay nhờ đai ốc và chốt. Quá trình này biến chuyển động thẳng của thanh đẩy từ bầu
phanh thành chuyển động quay của trục phanh và cam-S. Khi khí nén được thải ra
ngoài, lò xo hồi vị trong bầu phanh đẩy màng và kéo thanh về vị trí nhả phanh.
1.5. Kết cấu của cơ cấu phanh

9


Hình 2.14

Hình trên là loại cơ cấu phanh thông dụng dùng trên trục sau xe tải và trục rơmoóc. Cơ cấu trục trước có bầu phanh và đòn xoay nằm trên mâm phanh (hoạt động
của hệ thống lái).
Phần kim loại dùng làm má phanh được gắn chặt vào guốc phanh. Chất lượng
phanh phụ thuộc vào phần kim loại này. Má phanh phải phủ một lớp ngoài để có thể
chịu được nhiệt độ cao và ít giảm tính năng khi nhiệt độ cao.
Việc mất hoặc giảm hiệu quả phanh xảy ra khi trống phanh bị giãn nở cách xa
má phanh. Má phanh cũng giảm hiệu quả khi bị quá nhiệt.
Hoạt động xoay của cam S và trục cam tạo lực ép guốc phanh và má phanh,
trống phanh. Lúc này má phanh sẽ sinh nhiệt do má sát với bề mặt trống phanh.
Độ dày của trống quyết định lượng nhiệt mà trống và má phanh có thể hấp thụ
và tỏa vào không khí. Trống bị mòn mỏng sẽ làm tăng nhiệt rất nhanh. Phanh trở nên
thiếu tin cậy và nguy hiểm khi trống phanh bị méo, lò xo hồi vị yếu, má phanh không
đứng, điều chỉnh quá ngắn hoặc dầu mỡ, chất bẩn trên má phanh. Chỉ được chữa và
thay thế trống phanh dưới sự hướng dẫn của nhà sản xuất.
2. NHỮNG CHI TIẾT PHỤ CỦA HỆ THỐNG PHANH CƠ BẢN
2.1.Van một chiều
2.1.1. Cấu tạo

10


Hình 2.15
Van một chiều là đai ốc có ren ở giữa, hai bên có đầu vào và đầu ra. Trong đai
ốc có gắn lò xo hồi vị và viên bi tràn. Viên bi bị ép vào bệ đai ốc chặn đầu vào.
2.1.2. Nguyên tắc hoạt động
Van một chiều được gắn giữa bình chứa và máy nén nhằm ngăn dòng khí chảy
ngược từ hệ thống trở về máy nén. Nó chỉ cho phép khống khí chạy theo một chiều
nhất định. Van có kết cấu là lò xo lực. Khi áp suất tại đầu vào van vượt quá lực lò xo
sẽ nâng bi khỏi bệ van. Như vậy, khí nén sẽ chạy qua van tới lỗ xả. Khi áp suất đầu ra
bắt đầu lớn hơn áp suất đầu vào (có kể đến áp suất lò xo) van một chiều đóng lại,

ngăn chặn không khí chạy ngược từ bình chứa về máy nén.
2.2. Đồng hồ áp suất, đồng hồ áp lực phanh
2.2.1. Đồng hồ áp suất bình chứa
Trên những xe được trang bị hệ thống phanh khí nén,
đồng hồ áp suất bình chứa nằm ở bảng tap-lô trong buồng lái.
Nó có nhiệm vụ chỉ ra áp suất khí nén ở bình chứa sơ cấp, thứ
cấp hay khô. Bình ướt (bình cung cấp) thường không có đồng
hồ đo áp suất.
Áp suất hoạt động bình thường của hệ thống là 80 –
135 PSI. Đồng hồ sẽ hiển thị những thay đổi không bình thường ở áp suất khí nén.
Hình 2.16

2.2.2. Đồng hồ áp lực phanh
Bên cạnh đồng hồ đo áp sưất bình chúa, còn có đồng
hồ áp lực phanh. Đồng hồ này cũng nằm trên tap-lô và hiển
thị áp suất khí nén khi đạp phanh. Đồng hồ trên có thể dùng
để xác định áp suất phanh tay hoặc phanh chân
Hình 2.17

11


2.3. Dụng cụ cảnh báo áp suất và công tắc đèn phanh
2.3.1. Dụng cụ cảnh báo áp suất
Tất cả các xe được trang bị hệ thống phanh khí nén đều phải có thiết bị cảnh
báo cho người lái nếu áp suất khí nén giảm xuông mức nguy hiểm. Thiết bị trên phải
bao hàm hai hệ thống – bằng thị giác và thính giác, thông thường là cảnh báo mầu đỏ
hoặc còi.
Do hệ thống sử dụng lâu ngày và khe hở dầu bắt đầu xuất hiện, áp suất sẽ
giảm. Khi đó, công tắc báo áp suất thấp sẽ bật đèn cảnh báo trên tap-lô hoặc tạo ra

tiếng còi khi áp suất giảm xuống gần bằng 55 PSI. Ngoài ra, có nhiều xe được trang
bị cả đèn và còi.
2.3.2. Công tắc đèn phanh

Hình 2.18
Xe đi sau phải được cảnh báo khi xe đi trước giảm tốc độ hay dừng lại. Công
tắc đèn phanh là công tắc điện hoạt động nhờ khí, công tắc sẽ bật đèn phanh ở phía
sau xe khi đạp phanh. Công tắc thường gắn
với van hai chiều và có thể nhận biết áp suất
khí nén khi phanh.
2.4. Van xả nhanh và van rờ-le
2.4.1. Van xả nhanh
A – Công dụng
Việc cấp phanh trong hệ thống cơ bản
đã được mô tả ở trên. Trong đó, khi nhả
phanh chân, khí nén trong bầu phanh phải
quay lại tổng phanh để nhả phanh. Ở xe có
12


chiều dài cơ sở lớn việc nhả phanh sẽ chậm bởi vì đường ống nối tổng phanh và bầu
phanh sau dài hơn. Do đó, một van xả nhanh sẽ được lắp vào để nhả phanh một cách
nhanh chóng và triệt để bằng cách không tiếp tục nạp khí đến gần bầu phanh.
B – Nguyên tắc hoạt động
Hình 2.19
Khi đạp phanh, khí nén đi vào lỗ cung cấp, màng đi
xuống, che lỗ xả. Cùng
lúc, áp suất khí tác dụng lên mép của màng làm cho mép bị bẻ cong xuống và khí đi
đến các lỗ phân phối.
Khi áp suất khí được phân phối (phía dưới màng) bằng với áp suất được cung

cấp bởi tổng phanh (trên màng), mép ngoài của màng sẽ ép vào thân van. Lỗ xả vẫn
còn đóng nhờ lực tác dụng lên trục tập của màng. Khi nhả khí cung cấp, áp suất trên
màng bị xả ngược về lỗ xả của tổng phanh, áp suất phanh dưới màng tạo ra lực đẩy
màng đi lên, mở lỗ xả, đưa khí ra ngoài.
2.4.2. Van rờ-le

Hình 2.20
A – Công dụng
Tổng phanh thường nằm gần bánh trước hơn bánh sau. Khoảng cách từ tổng
phanh đến bầu sau càng dài thì thời gian để khí nén cấp cho bầu sau sẽ lâu hơn. Điều
này được hiểu là thời gian trễ khi phanh. Để khắc phục tình trạng này ở những xe có
chiều dài cơ sở lớn, một van rơ-le được lắp gần bầu phanh sau.
Một ống có đường kính lớn hơn được dùng để nối bình ướt và van rơ-le.
Đường khí nén từ tổng phanh tới van rơ-le bây giờ chính là “đường điều khiển” (khí
nén trong ống điều khiển nằm ở van rơ-le). Khi đạp phanh, khí nén trong đường điều
khiển tác động lên phần đỉnh của van rơ-le, đưa áp suất bình chứa trực tiếp tới bình
phanh sau thông qua ống có đường kính lớn hơn. Khí nén đưa đến theo đường này có
cùng áp suất với khí nén điểu khiển được đưa đến từ tổng phanh. Việc nhả phanh làm
thoát khí khỏi đường điều khiển đến van rơ-le, cắt dòng khí từ bình chứa đến bầu sau.
Việc thoát khí trong bầu phanh nhanh chóng như vậy chính là nhờ đặc trung thoát
nhanh của rơ-le.
Van rờ-le trong hệ thống phanh khí nén có chức năng như trạm chuyển đổi để
tăng tốc quá trình đạp và nhả phanh. Van thường nằm ở trục sau của xe gần bầu
13


phanh. Van hoạt động giống như tổng phanh điều khiển từ xa, có chức năng phân
phối hoặc xả khí tới bàn đạp phanh, trong cùng nguyên tắc với khí điều khiển được
cung cấp đến van từ tổng phanh hoặc nguồn khác.
B – Nguyên tắc hoạt động

Cung cấp
Hình 2.21
Khí nén được đưa tới lỗ điều khiển đi vào lỗ rỗng nhỏ trên piston và đẩy piston
đi xuống. Bệ xả đi xuống với piston và ấn vào phần trong của van nạp/xả, đóng
đường xả. Cùng lúc, phần ngoài của van nạp xả di chuyển khỏi bệ của van nạp/xả,
đưa khí cung cấp từ bình chứa, qua van nạp mở và vào bầu phanh
Cân bằng
Khí nén được cung cấp đến hệ thống phanh cũng ảnh hưởng lên phần đáy của
piston van rờ-le. Khi áp suất khí ở dưới piston bằng với áp suất điều khiển ở trên,
piston được nâng nhẹ lên, lò xo nạp ép van nạp vào bệ van. Đường xả vẫn đóng. Khi
áp suất đường điều khiển cân bằng với áp suất cung cấp. Khi áp suất khí cung cấp
thay đổi, van hoạt động trở lại một cách nhanh chóng nhằm giữ áp lực phanh tại mức
trên.
Nhả phanh
Khi nhả khí nén khỏi lỗ điều khiển và khí nén trong lỗ rỗng ở trên piston van
rờ-le được xả ra, khí nén dưới piston nâng van rờ-le và bệ xả khỏi đường xả, mở
đường xả. Từ đó, khí nén từ bầu phanh thông qua đường xả ra ngoài, nhả phanh.
2.5. Van giới hạn áp suất phanh trước

14
Hình 2.22


2.5.1. Công dụng, phân loại
Van giới hạn áp suất được gắn trên hệ thống phanh khí nén để cải thiện khả
năng điều khiển và giảm quãng đường phanh của đầu kéo trong quá trình phanh.
2.5.2. Nguyên tắc hoạt động
Hình 2.22 mô tả van giới hạn phanh trước và van điều khiển được gắn trên hệ
thống. Van điều khiển được thiết lập ở vị trí “bình thường” trên đường khô và áp suất

phanh trước là bình thường. Khi xe chạy trên bề mặt trơn, van điều khiển được kéo
về vị trí “đường trơn”.
A – Loại thường
Để việc điều khiển lái tốt hơn ở đường trơn trượt, chúng ta có thể sử dụng ưu
điểm là giảm hiệu quả phanh ở phanh trước. Điều này chúng ta có thể làm được bằng
cách lắp van điều khiển ở van lái và van giới hạn phanh ở trục trước.
Van điều khiển được để ở chế độ “bình thường” khi bề mặt mặt đường khô và
áp suất lúc này là bình thường, khi mặt đường bị trượt và van điều khiển để ở chế độ
“đường trượt”. Ở chế độ này, van điều khiển sẽ làm cho van giới hạn hoạt động. Việc
áp suất khí cung cấp cho phanh trước khi đó sẽ giảm xuống 50% áp suất khí được
cung cấp đến bầu phanh sau.
B – Loại tự động
Vài hệ thống được trang bị với van giới hạn tự động. Van này sẽ giữ áp lực
phanh bánh trước từ 0 – 10 PSI, phụ thuộc chúng ta đặt ở áp suất nào. Giữa áp suất
thiết lập và 40 PSI của đạp phanh, áp lực phanh đã giảm 50%. Còn trong khoảng 40 –
60 PSI thì áp lực phanh đã giảm trên 50%. Nhưng khi áp lực phanh lớn hơn 60 PSI
thì lúc này lực phanh sẽ không giảm và tác dụng toàn bộ lên bánh trước.
PHANH ĐỖ XE (PHANH TAY) TRONG HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN
1. Sơ đồ và nguyên lý làm việc hệ thống phanh đỗ xe
Phanh tay có thể được lắp trên những xe trang bị phanh khí nén và đóng vai trò
là hệ thống phanh tay an toàn. Trong hệ thống phanh chân, phanh được cung cấp
bằng áp suất khí và trả về bằng lò xo. Trong hệ thống phanh tay, phanh được cung
cấp áp suất bằng lò xo và trả về bằng áp suất khí. Bầu phanh tay được gắn với bầu
phanh chân và hoạt động trên cùng một thanh nối, vì vậy hiệu quả phanh tay phụ
thuộc vào việc điều chỉnh phanh chân.

15


Hình 3.1

2. CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH TAY
2.1. Van điều khiển phanh tay

Hình 3.2

A – Công dụng
Van điều khiển phanh tay là van ON/OFF, kéo đẩy. Van nằm ở bảng tap-lô,
cung cấp khả năng điều khiển phanh tay ở buồng lái. Van là bộ phận nhận biết áp
suất, van sẽ tự động đưa phanh từ trạng thái cung cấp về trạng thái xả nếu áp suất
toàn bộ hệ thống rơi xuống dưới 20 – 30 PSI. Cũng vậy, việc kéo nút sẽ cung cấp
phanh tay.
B – Nguyên tắc hoạt động
Nhả phanh tay

16


Hình 3.3
Van điều khiển nhận áp suất cung cấp từ bình chứa khi nút được ấn, van đưa
khí tới bầu phanh tay (thường phải qua van xả nhanh hoặc van rờ-le). Khí nhả phanh
tay để xe hoạt động bình thường.
Để thực hiện phanh tay, nút được ấn xuống, xả đường phân phối của van, và
đưa khí thoát khỏi bầu phanh. Nếu áp suất toàn bộ hệ thống rơi xuống dưới 20 – 30
PSI,van sẽ tự động thực hiện chế độ ngắt, đó là đưa khí khỏi bầu phanh và thực hiện
phanh tay.
Cung cấp phanh tay

Hình 3.4
17

Việc này sẽ xảy ra khi người lái xe kéo nút kéo-đẩy hoặc áp suất toàn bộ hệ
thống rơi xuống dưới 20 – 30 PSI. Khi nút ở chế độ ngắt, vòng đệm lỗ xả dịch
chuyển đi lên, đưa lỗ xả thông với khí trời. Áp suất khí từ đường phân phối thoát ra
ngoài. Bạc chữ O của piston di chuyển lên đúng đường áp suất của cấp.
2.2 Cụm chi tiết của cơ cấu phanh
tay
Khi không đạp phanh
Khí được cấp đến bầu phanh tay,
tác dụng lên màng ép lò xo phanh tay,
kéo đòn xoay về vị trí nhả. Màng phanh
thường và thanh đẩy không chịu tác
dụng của phanh khí nén nhờ màng ngăn
ở giữa.
Khi đạp phanh chân
Khí vẫn được cấp đến bầu phanh tay.
Ngoài ra, khí còn được cấp đến bầu phanh
thường, ép thanh đẩy và lò xo hướng ra, đưa
cơ cấu phanh thực hiện quá trình phanh.

Hình 3.5

Hình 3.6

Khi mất phanh hoặc đậu xe
Khí được xả khỏi hai bầu phanh, lực
lò xo phanh tay ép màng phanh tay và màng
phanh thường, tác dụng lên thanh đẩy, đưa
đòn xoay và cơ cấu phanh vào vị trí phanh.

Hình 3.7

18


3. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH TAY

Hình 3.8
Phanh tay (12) được gắn với bầu phanh của trục sau nằm trên xe có kết cấu
đơn. Van điều khiển (27) nằm trong khoang lái.
Đường cung cấp của khí bình chứa đưa từ bình khô tới van điều khiển. Việc
mở van điều khiển cho phép áp suất khí bình chứa chạy tới bầu phanh tay để nhả
phanh tay. Việc đóng van điều khiển ngắt việc cung cấp áp suất khí bình chứa và xả
áp suất tồn tại trong bầu phanh tay ra ngoài. Việc thực hiện quá trình này cho phép lò
xo giãn ra, thực hiện quá trình phanh.
Chú ý: Phanh tay nên được nhả trước khi đạp phanh chân. Việc đạp phanh chân khi
phanh tay hoạt động có thể kết hợp thành lực truyền đến đòn quay và thanh đẩy và
gây nên hậu quả là phá hủy phanh tay hay phanh không ăn. Việc kết hợp chính là
tổng hợp hai lực: lực cung cấp bởi phanh tay và phanh chân.
4. YÊU CẦU
Lúc đầu phanh tay được dùng với vai trò để đậu xe nhưng khi có hiện tượng giảm
áp trong hệ thống, chúng lại hoạt động với chức năng là dừng xe. Hoạt động dừng xe
như thế nào phụ thuộc vào các yếu tố:
 Trọng lượng và tốc độ xe.
 Độ dốc của mặt đường.
 Lực lò xo của phanh tay.
 Việc điều chỉnh phanh chân.
Khi xe hoạt động trong điều kiện lên dốc hoặc phanh trên đường xấu trong thời
gian dài, phanh sẽ dễ bị quá nhiệt. Do đó, việc chăm sóc, bảo dưỡng phải được thực
hiện khi đậu xe. nếu dùng phanh tay khi trống phanh bị giãn nở vì nhiệt hay khi trống

phanh bắt đầu nguội và co lại, áp lực tạo ra bởi phanh tay có thể làm cho trống phanh
gãy hoặc cong, vênh. Khi đậu xe với phanh bị quá chặt, đậu trên mặt đường ngang,
19


dừng động cơ, trả hộp số về số thấp nhất và khóa bánh xe. Không dùng phanh tay cho
đến khi bạn kiểm tra trống phanh đã đủ nguội để dùng phanh tay.
Nhả phanh băng tay
Vài phanh tay có thể dùng phương pháp
nhả phanh động cơ bằng cách cho chúng
kẹp lại hay nén lại. Nén có ý nghĩa là
phanh đã tự nhả. Điều này thực hiện được
là nhờ chốt cài chạy qua tâm của thân bầu
phanh, và dùng để nén lò xo. Điều cần
thiết đầu tiên là phải tháo tấm chắn bụi và
gắn chốt cài vào lỗ bu-lông của màng
trong bầu phanh. Loại khác có màng chắn
Hình 3.9
bụi và phải được lấy ra đầu tiên và chốt cài
sễ được lắp vào. Trong vài trường hợp, lực xoắn mạnh cần được sử dụng. Phương
pháp để nén lò xo thường được ghi trên thân của bầu phanh. Nếu tất cả khí bị thất
thoát ra và xe cần được kéo đi, lúc đó, phanh tay cần được nhả bằng cách nén lại.
Luôn khóa bánh xe khi nén lò xo phanh tay.
Cảnh báo
Bầu phanh không bao giờ được tháo mà không nén lò xo trước bằng chốt nén.
Những lò xo này mang áp suất rất lớn và có thể gây ra chấn thương cơ thể nguy hiểm
nếu cố tháo bởi người nào đó không có kinh nghiệm khi sửa chữa, bảo dưỡng. Việc
tháo bầu phanh chỉ nên được thực hiện khi có kỹ sư hoặc chuyên viên có kinh
nghiệm.
HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN KÉP

1. GIỚI THIỆU CHUNG
Ngày nay, nhiều xe tải sử dụng hệ thống phanh khí nén kép. Hệ thống này
được phát triển nhằm thực hiện phanh tay an toàn hơn trong trường hợp hệ thống
phanh bị mất khí. Điều này đáp ứng nhu cầu về một hệ thống phanh mới có thể sử
dụng khi một trong hai hệ thống bị mất phanh. Thực tế đây là hai hệ thống phanh hai
trong một, hệ thống có dung tích bình chứa lớn hơn và sẽ tạo ra một hệ thống an toàn
hơn. Mới thoạt nhìn, hệ thống đôi có thể sẽ rất phức tạp, nhưng nếu chúng ta hiểu hệ
thống phanh khí nén cơ bản đã được mô tả, và nếu hệ thống phanh đôi được tách ra
thành các chức năng cơ bản, hệ thống trở nên hoàn toàn đơn giản

20


Hình 5.1
Giống như tên gọi, hệ thống phanh đôi gồm hai mạch phanh khí nén trong
cùng một hệ thống. Có nhiều cách khác nhau để chia hệ thống thành hai phần. Trên
xe hai trục, một mạch hoạt động ở trục sau và mạch còn lại hoạt động ở trục trước.
Nếu một mạch bị mất phanh, mạch còn lại bị tách ra sẽ tiếp tục hoạt động.
2 CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN KÉP
2.1. Tổng phanh kép (bàn đạp phanh đôi)
A – Công dụng, cấu tạo

Hình 5.2
Bàn đạp phanh có tác dụng như một rờ-le hơi. Nó bao gồm hai đường hơi
thường trực chờ sẵn, hai đường hơi điều khiển và một lỗ xả.
Tổng phanh kép là tổng phanh mạch đơn được dùng để điều khiển hệ thống
phanh loại đơn. Việc dịch chuyển của bàn đạp sẽ điều khiển việc cung cấp hoặc nhả
áp suất phanh tới cơ cấu chấp hành phanh, cung cấp hoặc nhả phanh.
B – Nguyên tắc hoạt động
21

Cung cấp
Khi tác dụng lên bàn đạp
phanh, bàn đạp truyền lực đến
piston lực, lò xo phân bố bằng cao
su và piston. Việc di chuyển xuống
của piston làm cho thân piston (nơi
có bệ xả) chạm vào van, đóng lỗ
xả. Khi lỗ xả đóng, van nạp di
chuyển khỏi bệ van. Áp suất khí
sau đó chạy đến van nạp, đi ra lỗ
phân phối, đến cơ cấu phanh, thực
hiện quá trình phanh.
Hình 5.3
Cân bằng
Khi áp suất khí ở lỗ hổng bên dưới piston và áp suất khí được phân phối đến cơ
cấu phanh bằng với lực cơ học trên đỉnh piston, piston nâng lên và van nạp đóng lại,
ngắt dòng khí từ đường cung cấp chạy qua van. Lỗ xả vẫn đóng, ngăn chặn việc thoát
khí từ lỗ xả.
Khi việc thực hiện phanh với lực phanh ở trên giới hạn áp suất trung bình, van
đạt chế độ cân bằng khi áp suất bên dưới piston bằng với lực tác dụng của chân người
lái lên bàn đạp. Khi piston đi xuống hết hành trình, van nạp vẫn mở và áp suất bình
chứa được đưa đến cơ cấu phanh.
Nhả
Khi đạp phanh để nhả, lực cơ học được đưa đến đỉnh piston, áp suất khí bên
dưới piston nâng piston (van nạp đóng), lỗ thoát trên van mở, khí bên dưới piston và
trong đường phân phối được xả qua lỗ xả.

2.2. Van điều biến

A – Công dụng, cấu tạo

22


Hình
Van điều biến được dùng kết hợp
với5.4
hệ thống phanh khí nén kép và hệ thống
phanh tay, có 4 chức năng sau:
1. giới hạn áp suất ngắt đến phanh tay.
2. thực hiện việc xả nhanh áp suất khí từ lỗ vào của phanh tay mà có chức
năng thực hiện nhanh phanh tay.
3. điều chỉnh việc thực hiện phanh tay, khi hệ thống phanh xảy ra sự cố.
4. ngăn việc kết hợp lực lò xo và lực phanh.
B – Nguyên tắc hoạt động
Nạp phanh tay
Áp suất khí được dùng để điều khiển phanh tay được đưa vào van qua lỗ cung
cấp, áp suất qua một bên của van kiểm tra hai chiều, qua van nạp mở, lên trên piston
cân bằng và đi ra lỗ phân phối đến phanh tay. Khi áp suất khí trong phần của phanh
tay nhả phanh và khi áp suất khí ở trên của piston cân bằng vừa đủ hoặc lớn hơn lực
của lò xo piston cân bằng, piston cân bằng di chuyển làm lò xo piston cân bằng đóng
van nạp, ngắt áp suất khí từ bình chứa cung cấp đến van điều khiển.
Thực hiện phanh thông thường
Khi thực hiện phanh thông thường bằng việc kích hoạt tổng phanh kép, khí từ
mạch sơ cấp được đưa đền bề mặt thấp hơn của piston điều khiển thông qua lỗ cân
bằng, khí từ mạch thứ cấp được đưa đến phần đỉnh của piston điều khiển thông qua lỗ
điều khiển. Bởi vì áp suất khí từ mạch sơ cấp và mạch thứ cấp không bằng nhau, vì
vậy sẽ không có sự dịch chuyển nhẹ của piston điều khiển.
Thực hiện phanh với việc mất khí ở mạch sơ cấp

Khi đạp phanh với việc mất khí ở mạch sơ cấp sẽ làm giảm áp suất khí phân
phối đến khu vực thấp hơn của piston điều khiển. Áp suất khí từ mạch thứ cấp ở phần
trên của piston điều khiển sẽ đẩy piston xuống, mở van xả và đưa khí trong phần rỗng
lò xo của phanh tay về vị trí xả và phanh tay được thực hiện.
23


Áp suất khác nhau giữa mạch sơ cấp và thứ cấp điều khiển lượng áp suất khí
xả khỏi phần rỗng của lò xo phanh tay. Điều này làm cho lực phanh tổng cộng trên
trục sau được chia đều cho hai phanh của các trục khác.
Thực hiện phanh với việc mất khí ở mạch thứ cấp
Khi đạp phanh với việc mất khí ở mạch thứ cấp làm giảm hoặc không có khí
đưa đến đỉnh piston điều khiển. Tuy nhiên, piston sẽ không di chuyển và phanh ở trục
sau được an toàn cho mạch sơ cấp cung cấp phanh trục sau. Phanh tay sẽ không kích
hoạt.
Khi cần của van điều khiển đậu được đưa về vị trí “đậu”, áp suất cung cấp của
van điều biến và áp suất khí của phanh tay được xả ra. Van kiểm tra đơn tăng tốc việc
xả khí từ phanh tay bằng cách đưa khí lên đỉnh của piston cân bằng để xả nhờ van
kiểm tra hai chiều qua lỗ cung cấp ra ngoài không khí. Khi áp suất giảm xuống đủ,
piston cân bằng mở van nạp, van nạp mở làm cho đường ống trong van điều biến
rộng hơn đảm bảo xả nhanh việc cân bằng của áp suất khí trong phanh tay.
3. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN KÉP
3.1. Hệ thống phanh khí nén kép

Hình 5.5

24


1.

4.
5.
7.
8.

Máy nén
Van an toàn
Bình cung cấp/bình ướt
Van một chiều
Bình sơ cấp

9.
10.
29.
31.

Công tắc cảnh báo
Bình thứ cấp
Đồng hồ áp suất
Tổng phanh

Hình trên mô tả khí được bơm nhờ máy nén đến bình chứa cung cấp/ướt, bình
được bảo vệ khỏi vượt áp bằng van an toàn. Khí chứa áp suất đi từ bình cung cấp sang
bình sơ cấp/khô và bình thứ cấp/khô nhờ van một chiều. Từ thời điểm này, mạch đôi
bắt đầu. Khí từ bình sơ cấp đến tổng phanh. Khí cũng được đưa từ bình thứ cấp đến
tổng phanh. Tổng phanh thì giống với tổng phanh của hệ thống phanh cơ bản được
mô tả trước đây nhưng được chia ra làm hai khu vục (hai tổng phanh trong một). Một
khu vực của tổng phanh đi điều khiển mạch sơ cấp và khu vực còn lại điều khiển
mạch thứ cấp. Khi đạp phanh, khí được đưa từ bình chứa thông qua tổng phanh đi đến
bầu phanh sau. Cùng lúc đó, khí cũng được đưa từ bình chứa thông qua tổng phanh đi

đến bầu phanh sau. Nếu có một mạch bị mất khí, mạch còn lại sẽ tiếp tục hoạt động
độc lập. Kể cả trường hợp khí bị mất trong cả hai mạch, xe vẫn có khả năng phanh.
Mạch sơ cấp và thứ cấp được gắn dụng cụ cảnh báo áp suất thấp, dụng cụ được kích
hoạt bằng công tắc cảnh báo áp suất thấp và đồng hồ áp suất nằm trên bảng tap-lô của
xe.
3.2. Hệ thống phanh khí nén kép có phanh tay

Hình 5.6

25